Ribosoma attēlo ribonukleīnskābes kompleksu ar dažādām olbaltumvielām, kur olbaltumvielu sintēze notiek saskaņā ar nukleotīdu secību, kas glabājas DNS, pārveidojot polipeptīdu ķēdē.
Kas ir ribosoma?
Ribosomas sastāv no rRNS un dažādiem strukturāliem proteīniem. RRNS (ribosomāla RNS) tiek transkribēta DNS. Ir gēni ribosomu RNS sintēzei rDNS formā. RDNS netiek pārrakstīts olbaltumvielās, bet tikai ribosomālajā RNS.
RRNS kalpo par ribosomu pamata celtniecības bloku. Tur tas katalizē mRNS ģenētiskās informācijas pārveidošanu olbaltumvielās. Olbaltumvielas ribosomās nav kovalenti saistītas ar rRNS. Viņi kopā tur ribosomas struktūru, bet olbaltumvielu sintēzes faktisko katalīzi veic rRNS. Ribosomas sastāv no divām apakšvienībām, kuras tikai olbaltumvielu sintēzes laikā tiek saliktas ribosomā. Viņu celtniecības bloki tiek sintezēti uz DNS šūnu kodolā.
Šeit tiek ražota gan rRNS, gan olbaltumvielas, kas apvienojas, lai šūnas kodolā izveidotu divas apakšvienības. Caur kodola porām tie sasniedz citoplazmu. Eikariotu šūnā ir no 100 000 līdz 10 000 000 ribosomu, atkarībā no olbaltumvielu sintēzes aktivitātes. Šūnās ar ļoti aktīvu olbaltumvielu sintēzi ir vairāk ribosomu nekā šūnās ar mazāku aktivitāti. Papildus citoplazmai ribosomas rodas arī mitohondrijos vai augu hloroplastos.
Anatomija un struktūra
Kā jau minēts, ribosomas sastāv no rRNS un strukturālajiem proteīniem, kas ir atbildīgi par pareizu struktūras novietojumu un kohēziju. Pēc sintēzes kodolā veidojas divas apakšvienības, kuras tikai olbaltumvielu sintēzes laikā nonāk saskarē ar mRNS, veidojot ribosomu.
Pēc olbaltumvielu biosintēzes beigām atbilstošā ribosoma atkal sadalās tās apakšvienībās. Zīdītājiem mazā apakšvienība sastāv no 33 olbaltumvielām un vienas rRNS, bet lielā apakšvienība sastāv no 49 olbaltumvielām un trim rRNS. Saskaroties ar mRNS, kas satur noteikta proteīna DNS ģenētisko informāciju, abas apakšvienības apvienojas, veidojot faktisko ribosomu, un var sākties olbaltumvielu sintēze.
Ribosomu olbaltumvielas vairāk atrodas malā. Ribosomas var brīvi eksistēt citoplazmā vai saistīties ar membrānām endoplazmatiskā retikulumā. To darot, viņi pastāvīgi pārslēdzas starp brīvo un membrānu saistīto stāvokli. Ribosomas brīvajā citoplazmā ražo olbaltumvielas, kurām vajadzētu iekļūt arī šūnu plazmā. Olbaltumvielas veidojas uz endoplazmatiskā retikuluma un pēc tam caur kotranslācijas olbaltumvielu transportētāju nonāk ER lūmenā. Parasti tās ir olbaltumvielas, kas veidojas sekrēciju veidojošās šūnās, piemēram, aizkuņģa dziedzerī.
Funkcija un uzdevumi
Ribosomu funkcija ir katalizēt olbaltumvielu biosintēzi. Faktisko olbaltumvielu ģenētisko informāciju pārnēsā mRNS, ko pārraksta uz DNS. Pēc tam, kad tas atstāj kodolu, tas nekavējoties saistās ar ribosomu olbaltumvielu sintēzei. Abas apakšvienības apvienojas.
Turklāt atsevišķas aminoskābes no citoplazmas uz ribosomām tiek transportētas ar tRNS palīdzību. Tur ir trīs tRNS saistošas vietas. Tas ir aminoacilgrupa (A), peptidilgrupa (P) un izejas punkts (E). Olbaltumvielu sintēzes sākumā divas pozīcijas, A un P, aizņem tRNS, kas piekrauts ar aminoskābēm. Šo stāvokli sauc par pirmstranslācijas stāvokli. Pēc peptīdu saites veidošanās starp abām aminoskābēm rodas post-translācijas stāvoklis, A vietai kļūstot par E vietu un P vietai kļūstot par A vietu, un jauna tRNS piestiprina trīs nukleotīdus tālāk jaunajā P vietā.
Bijusī P-vietas tRNS, kas atbrīvota no aminoskābes, tagad tiek novirzīta no ribosomas. Stāvokļi oscilējas nepārtraukti olbaltumvielu sintēzes laikā. Katrām izmaiņām ir nepieciešama augsta aktivizācijas enerģija. Atsevišķās tRNS molekulas piestāj pie attiecīgā mRNS komplementa kodona. Olbaltumvielu sintēze notiek starp abām ribosomas apakšvienībām tuneļa formas struktūrā. Faktisko biosintēzi kontrolē ribosomu lielais subvienība.
Mazais subvienība kontrolē rRNS funkciju. Tā kā sintēze notiek sava veida tunelī, nepabeigtās olbaltumvielu ķēdes tiek pasargātas no labo fermentu sadalīšanās. Šajā formā šie proteīni tiktu atzīti par nepilnīgiem citoplazmā un nekavējoties sadalītos. Kad olbaltumvielu sintēze ir pabeigta, ribosoma sadalās tās apakšvienībās.
Slimības
Traucējumi olbaltumvielu sintēzē var izraisīt nopietnas veselības problēmas. Dzīves funkcijām būtiska ir sakārtota šī procesa secība. Tomēr ir dažas mutācijas, kas ietekmē strukturālos proteīnus vai mRNS.
Slimība, kuras cēlonis ir aizdomas par ribosomu olbaltumvielu mutācijām, ir zināma kā rombveida melnā fana anēmija. Diamond Blackfan anēmija ir ļoti reti sastopami asins traucējumi, kuru laikā tiek traucēta sarkano asins šūnu sintēze. Attīstās anēmija, kas neļauj orgāniem pienācīgi piegādāt skābekli. Ārstēšana sastāv no asins pārliešanas mūža garumā. Pastāv arī citas fiziskas kroplības.
Saskaņā ar vienu teoriju ribosomu olbaltumvielu nepareizai darbībai vajadzētu izraisīt eritrocītu cilmes šūnu apoptozes palielināšanos un tādējādi izraisīt anēmiju. Lielākā daļa mutāciju notiek spontāni. Sindroma iedzimtību var pierādīt tikai 15 procentos no visiem gadījumiem.
